主控芯片通過物理接口收發(fā)器(PHY芯片)連接10/100M以太網(wǎng)交換模塊，10/100M以太網(wǎng)交換模塊分別連接通信基站模塊和機載雙波段光電吊艙；
機載基站通信模塊，即可接收并轉發(fā)地面用戶的無線通信信號以增加地面用戶的通信距離，也可以將地面用戶的無線通信信號通過所述系留電纜中的通信光纖轉發(fā)至所述地面供電控制模塊8; 機載雙波段光電吊艙主要實現(xiàn)大范圍的全天候視頻監(jiān)控并通過所述輕質系留電纜中的通信光纖72將高清可見光視頻信號與熱成像紅外視頻信號轉發(fā)至所述地面供電控制模塊8;機載雙波段光電吊艙中包括可見光攝像機和紅外攝像機;分別用于采集可見光視頻信號與熱成像紅外視頻信號；機載雙波段光電吊艙與所述ARM主控芯片通過RS485進行通信，所述ARM主控芯片通過所述光照度傳感芯片所檢測到環(huán)境光照度信息自動控制所述雙波段光電吊艙進行紅外和可見光攝像機的切換，同時可通過所述ARM主控芯片的GPO管腳控制所述DC-DC電源管理模塊切斷相應不工作攝像機的工作電源以降低無人機的功耗；
光照度傳感芯片與ARM主控芯片相連，具體連接主控芯片的I2C接口；可提供環(huán)境光照度信息，使得主控芯片能夠通過DC-DC電源管理模塊在光照足夠情況下只給可見光攝像機供電，切斷紅外攝像機電源，反之當光照度不夠時給紅外攝像機供電，切斷可見光攝像機的供電；
10/100M以太網(wǎng)交換模塊連接10/100M光纖接口，通過所述10/100M光纖接口和系留電纜7中的通信光纖72與地面供電控制模塊8通信;將機載基站通信模塊的通信信號和機載雙波段光電吊艙的視頻信號轉發(fā)至地面供電控制模塊8;
無人機供電接口通過系留電纜7中的供電電纜71連接地面供電控制模塊8;將地面供電控制模塊8產生的高壓供電電壓(1000V高壓直流電源)提供給高壓涵道風扇工作；同時供電給機載穩(wěn)壓降壓模塊；
機載穩(wěn)壓降壓模塊通過電源切換模塊連接無人機低壓電機和DC-DC電源管理模塊;機載穩(wěn)壓降壓模塊將接入的高壓供電電壓轉化48v的低壓供電電壓，提供給驅動低壓電機螺旋槳的無人機低壓電機;并為DC-DC電源管理模塊提供輸入電壓；
電源管理芯片與主控芯片、機載穩(wěn)壓降壓模塊以及機載后備電池相連接，主要實現(xiàn)無人機電源工作狀態(tài)進行監(jiān)測，并對機載后備電池進行充放電管理;機載后備電池主要用于當?shù)孛婀╇娛r提供給四個用于穩(wěn)定和控制的低壓電機螺旋槳1、2、3、4使用的應急后備電源，當高壓涵道風扇因為失電停止工作時，后備電池可以保證低壓電機螺旋槳工作，無人機具備輔助升力，可以緩慢安全降落；
電源切換模塊連接ARM主控芯片的通用輸出管腳GP0，當ARM主控芯片檢測到地面供電控制模塊的供電中斷時，通過電源切換模塊將無人機的供電電源切換到機載后備電池供電；同時通過DC-DC電源管理模塊切斷機載雙波段光電吊艙和機載基站通信模塊的供電;僅提供電力給四個用于穩(wěn)定和控制飛行姿態(tài)以及提供輔助升力的低壓電機螺旋槳工作，無人機可以安全降落；
無人機飛行控制模塊通過RS232接口接收所述ARM主控芯片轉發(fā)的地面飛行控制指令，控制無人機的飛行姿態(tài)；
DC-DC電源管理模塊與電源切換模塊的輸出端連接，用于將機載穩(wěn)壓降壓模塊提供的低壓供電電壓或機載后備電池提供的電壓轉化為機載電子設備中各部件所需的供電電壓，比如5v，3.3v，1.Sv等電壓;DC-DC電源管理模塊受控于主控芯片，可切斷機載電子設備中相應不工作部件的工作電源；
ARM主控芯片與Flash芯片、光照度傳感芯片、作為物理接口收發(fā)器的PHY芯片、10/100M以太網(wǎng)交換模塊、DC-DC電源管理模塊、電源切換模塊、無人機飛行控制模塊等連接，接收地面供電控制模塊的控制指令，并轉發(fā)至相應模塊。
【主權項】
1.一種長滯空無人機基站通信及監(jiān)控系統(tǒng)，包括無人機，其特征在于，還包括系留電纜和地面供電控制模塊； 所述無人機通過系留電纜連接地面供電控制模塊，接收地面供電控制模塊發(fā)出的控制指令和提供的供電電力； 無人機上設有機載電子設備，用于進行無線通信信號的轉發(fā)以及進行視頻監(jiān)控，將視頻信號實時轉發(fā)給地面供電控制模塊。2.如權利要求1所述的長滯空無人機基站通信及監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于: 無人機上的機載電子設備包括:機載基站通信模塊、視頻采集設備、無人機飛行控制模塊、主控芯片、物理接口收發(fā)器、以太網(wǎng)交換模塊、光纖接口、無人機供電接口、DC-DC電源管理模塊、電源切換模塊、機載穩(wěn)壓降壓模塊、電源管理芯片以及機載后備電池； 所述無人機上設有用于穩(wěn)定和控制飛行姿態(tài)以及提供輔助升力的低壓電機螺旋槳和用于提供主要升力的高壓主升力驅動器； 系留電纜中包含供電電纜和通信光纖； 主控芯片通過無人機飛行控制模塊分別連接并驅動無人機低壓電機和無人機高壓電機;無人機低壓電機和無人機高壓電機分別為無人機的低壓電機螺旋槳和高壓主升力驅動器提供動力； 主控芯片通過物理接口收發(fā)器連接以太網(wǎng)交換模塊，以太網(wǎng)交換模塊分別連接通信基站模塊和視頻采集設備； 機載基站通信模塊，用于接收并轉發(fā)地面用戶的無線通信信號，以及將地面用戶的無線通信信號通過所述系留電纜中的通信光纖轉發(fā)至所述地面供電控制模塊； 視頻采集設備，用于進行視頻監(jiān)控并通過系留電纜中的通信光纖將視頻信號轉發(fā)至所述地面供電控制模塊； 以太網(wǎng)交換模塊連接光纖接口，通過所述光纖接口和系留電纜中的通信光纖與地面供電控制模塊通信；無人機供電接口通過系留電纜中的供電電纜連接地面供電控制模塊;將地面供電控制模塊產生的高壓供電電壓提供給高壓主升力驅動器工作，同時供電給機載穩(wěn)壓降壓模塊；機載穩(wěn)壓降壓模塊通過電源切換模塊連接無人機低壓電機和DC-DC電源管理模塊;機載穩(wěn)壓降壓模塊將接入的高壓供電電壓轉化低壓供電電壓，提供給驅動低壓電機螺旋槳的無人機低壓電機;并為DC-DC電源管理模塊提供輸入電壓； 電源管理芯片與主控芯片、機載穩(wěn)壓降壓模塊以及機載后備電池相連接； 電源切換模塊連接ARM主控芯片，當ARM主控芯片檢測到地面供電控制模塊的供電中斷時，通過電源切換模塊將無人機的供電電源切換到機載后備電池供電； DC-DC電源管理模塊與電源切換模塊的輸出端連接，用于將機載穩(wěn)壓降壓模塊提供的低壓供電電壓或機載后備電池提供的電壓轉化為機載電子設備中各部件所需的供電電壓；DC-DC電源管理模塊受控于主控芯片而為機載電子設備中的部件供電。3.如權利要求2所述的長滯空無人機基站通信及監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于: 所述視頻采集設備采用機載雙波段光電吊艙，包括可見光攝像機和紅外攝像機;分別用于采集可見光視頻信號與熱成像紅外視頻信號； 所述機載電子設備還包括一個連接主控芯片的光照度傳感芯片；主控芯片通過所述光照度傳感芯片所檢測到環(huán)境光照度信息自動控制所述雙波段光電吊艙進行紅外攝像機和可見光攝像機的切換，同時控制所述DC-DC電源管理模塊切斷相應不工作攝像機的工作電源以降低無人機的功耗。4.如權利要求2所述的長滯空無人機基站通信及監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于: 所述高壓主升力驅動器采用高壓涵道風扇。5.如權利要求2所述的長滯空無人機基站通信及監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于: 當ARM主控芯片檢測到地面供電控制模塊的供電中斷時，通過電源切換模塊將無人機的供電電源切換到機載后備電池供電；同時通過DC-DC電源管理模塊切斷視頻采集設備和機載基站通信模塊的供電；提供電力給用于穩(wěn)定和控制飛行姿態(tài)以及提供輔助升力的低壓電機螺旋槳工作。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種長滯空無人機基站通信及監(jiān)控系統(tǒng)，包括無人機，其特征在于，還包括系留電纜和地面供電控制模塊；所述無人機通過系留電纜連接地面供電控制模塊，接收地面供電控制模塊發(fā)出的控制指令和提供的供電電力；無人機上設有機載電子設備，用于進行無線通信信號的轉發(fā)以及進行視頻監(jiān)控，將視頻信號實時轉發(fā)給地面供電控制模塊。無人機上的機載電子設備包括：機載基站通信模塊、機載雙波段光電吊艙、無人機飛行控制模塊、主控芯片、電源切換模塊、以及機載后備電池等；系留電纜中包含供電電纜和通信光纖；本發(fā)明可擴大應急通信范圍，提供全天候實時視頻監(jiān)控能力，實現(xiàn)大范圍視頻監(jiān)控。
【IPC分類】H04N7/18, H04B7/185
【公開號】CN105516691
【申請?zhí)枴緾N201610074578
【發(fā)明人】王嵚, 王江, 虞水中
【申請人】中科融通物聯(lián)科技無錫有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年2月2日